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摘 要： [摘要]針對(duì)鷹屋山開(kāi)發(fā)利用存在的地質(zhì)勘查控制程度較低、中西部無(wú)深部控制、現(xiàn)有開(kāi)發(fā)利用方案無(wú)法利用高堿灰?guī)r等問(wèn)題，通過(guò)開(kāi)展補(bǔ)充勘查工作，提高了礦體控制程度，查明了高堿灰?guī)r資源潛力，進(jìn)一步修編了開(kāi)發(fā)利用方案，可充分利用高堿灰?guī)r延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限，為類似水泥
[摘要]針對(duì)鷹屋山開(kāi)發(fā)利用存在的地質(zhì)勘查控制程度較低、中西部無(wú)深部控制、現(xiàn)有開(kāi)發(fā)利用方案無(wú)法利用高堿灰?guī)r等問(wèn)題，通過(guò)開(kāi)展補(bǔ)充勘查工作，提高了礦體控制程度，查明了高堿灰?guī)r資源潛力，進(jìn)一步修編了開(kāi)發(fā)利用方案，可充分利用高堿灰?guī)r延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限，為類似水泥灰?guī)r礦山開(kāi)采提供了經(jīng)驗(yàn)。
[關(guān)鍵詞]水泥灰?guī)r礦;勘查;高堿灰?guī)r;延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限
1地質(zhì)背景
江蘇省徐州市賈汪區(qū)鷹屋山水泥用石灰?guī)r礦山位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)(華北地臺(tái))-淮河臺(tái)坳-淮北臺(tái)陷褶帶-徐(州)宿(縣)弧形斷褶帶北段、徐州-江莊復(fù)背斜北端近核部[1]，分布地層主要為華北地臺(tái)型寒武系和奧陶系地層。徐州地區(qū)在采的水泥灰?guī)r礦山含礦層位主要為中寒武統(tǒng)張夏組(∈2z)，其次為上寒武統(tǒng)崮山組下段(∈3g1)，其他地層有下寒武統(tǒng)饅頭組(∈1m)、中寒武統(tǒng)毛莊組(∈2m)和徐莊組(∈2x)、上寒武統(tǒng)長(zhǎng)山組(∈3c)和鳳山組(∈3f)、下奧陶統(tǒng)三山子組(O1s)和肖縣組(O1x)。斷裂構(gòu)造大多數(shù)為區(qū)域性斷裂派生的次級(jí)斷層,主要有北西向、近南北向2組。礦山及附近區(qū)域巖漿巖不發(fā)育。
2礦床特征
2.1礦體特征
鷹屋山礦床成因類型均為淺海-濱海相沉積的碳酸鹽巖(內(nèi)碎屑灰?guī)r)型層狀礦床。張夏組及崮山組下段構(gòu)成了鷹屋山山體，同時(shí)也是賦礦層位，在以往勘查工作中未細(xì)分礦體(層)，而將鷹屋山山體整體視為一礦體[2]。
鷹屋山礦體形態(tài)較簡(jiǎn)單，略呈梯形狀，總體呈南北向展布，南北最大長(zhǎng)度1250m，東西最大寬度700m。除礦權(quán)范圍西部外圍少量第四系覆蓋外，其余多裸露地表。礦體總體呈單斜層狀，近山頂處見(jiàn)小范圍扭曲及倒轉(zhuǎn)，正常產(chǎn)狀153°～240°∠5°～29°。礦體延伸方向受F12斷層影響較大，使得礦床底板抬高，礦層厚度減小。
2.2礦石質(zhì)量
自然類型：有灰、黃灰、灰紅色薄~厚層豹皮狀灰?guī)r，鮞狀灰?guī)r，泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r等。
礦物成分：比較簡(jiǎn)單，主要成分為方解石，少量白云石、泥(鐵)質(zhì)礦物和微量石英。
結(jié)構(gòu)構(gòu)造：結(jié)構(gòu)主要有泥(微)晶結(jié)構(gòu)、細(xì)晶結(jié)構(gòu)、鮞粒結(jié)構(gòu)，構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、豹皮狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造。
化學(xué)成分：CaO為礦石中主要有用組分，MgO、K2O+Na2O為主要有害組分。其中，CaO含量高，在40.37%~55.38%，平均含量為51.45%，沿走向、傾向、厚度方向變化不大，礦石質(zhì)量穩(wěn)定;MgO含量局部較高，總體含量較低，在0.06%~5.76%，平均含量為1.37%，沿走向變化不大，沿傾向和厚度方向稍有變化，表現(xiàn)為深部高、地表低，但差值不大;K2O+Na2O含量在0.05%~1.66%，平均含量為0.34%，沿走向、傾向變化不大，沿厚度方向稍有變化。
3以往勘查工作及開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀
2005年，在該區(qū)域開(kāi)展了水泥用灰?guī)r普查、詳查工作，將大蔣門礦區(qū)劃分為大蔣門、雙頂山、鷹屋山等3個(gè)礦段。其中鷹屋山礦段查明水泥用灰?guī)r礦石資源量6224.6萬(wàn)t。
鷹屋山礦段最大標(biāo)高248.4m，山體呈南北走向。某國(guó)有企業(yè)持有鷹屋山水泥用灰?guī)r礦采礦權(quán)，采礦權(quán)范圍位于鷹屋山山脊線西側(cè)，開(kāi)采方式為露天開(kāi)采，生產(chǎn)規(guī)模為440萬(wàn)t/a，面積0.5585km2，開(kāi)采深度在248.4~50m。根據(jù)開(kāi)發(fā)利用方案，開(kāi)采境界內(nèi)圈定可利用資源儲(chǔ)量5988萬(wàn)t[3]。
2019年修建了通向山頂?shù)倪\(yùn)礦道路，在山頂開(kāi)采形成了+230、+215、+200m3個(gè)開(kāi)采平臺(tái)，截至2020年底僅開(kāi)采資源儲(chǔ)量170萬(wàn)t，開(kāi)采區(qū)域水平投影面積約0.03km2。
4補(bǔ)充勘查工作的必要性
4.1現(xiàn)有地質(zhì)勘查對(duì)礦體控制程度較低
根據(jù)2005年勘查報(bào)告，勘查工程布置如圖1所示。
從圖1可以看出，鷹屋山礦段僅有2條間距400m的探槽和2個(gè)間距360m的鉆孔控制深部。根據(jù)DZ/TD213-2020《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范石灰?guī)r、水泥配料類》Ⅱ類勘探類型要求，詳查工程間距應(yīng)為200m，因此，采礦權(quán)范圍內(nèi)控制程度低于詳查工程間距要求，僅滿足普查工程間距要求。
相關(guān)期刊推薦：《能源技術(shù)與管理》主要報(bào)道能源工業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、企業(yè)管理等方面的新成果與信息動(dòng)態(tài)以及能源行業(yè)重大的經(jīng)濟(jì)事件、能源行業(yè)優(yōu)秀的管理群體和他們創(chuàng)造的先進(jìn)的管理模式、管理經(jīng)驗(yàn)。設(shè)有：卷首語(yǔ)、專論與綜述、礦業(yè)技術(shù)、電力技術(shù)、油氣田技術(shù)、安全生產(chǎn)與監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、潔凈煤與環(huán)保、建筑與基礎(chǔ)工程等欄目。
ZKy0003和ZK12個(gè)鉆孔均位于鷹屋山東部Y00線上，中西部無(wú)深部控制。礦權(quán)范圍內(nèi)深部?jī)H有ZKy00031個(gè)鉆孔揭露，對(duì)礦體控制程度較低，礦石質(zhì)量深部變化情況不明，向深處開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)較高。
4.2可綜合利用的高堿灰?guī)r資源潛力有待查明
2005年勘查顯示，鷹屋山礦段資源儲(chǔ)量估算采用的(部分)工業(yè)指標(biāo)如下：①礦石質(zhì)量：CaO≥45%，MgO≤3.5%，K2O+Na2O≤0.8%。②開(kāi)采技術(shù)條件：最小可采厚度≥8m。
ZKy0003鉆孔揭露的礦權(quán)范圍東部的礦體情況如圖2所示。
根據(jù)工業(yè)指標(biāo)要求，礦體位于標(biāo)高208~143m;標(biāo)高60~143m為中寒武統(tǒng)張夏組灰?guī)r，因部分樣品K2O+Na2O含量高于0.8%而劃為礦體底板，稱之為高堿灰?guī)r;繼續(xù)向下，標(biāo)高60~23m為奧陶系蕭縣組白云巖，非礦體。
標(biāo)高60~143m的高堿灰?guī)r中除部分樣品的K2O+Na2O含量超標(biāo)外，所有樣品的CaO、MgO含量均滿足工業(yè)指標(biāo)。高堿灰?guī)r厚度最大83m，東部最厚、向西尖滅，數(shù)量可觀。目前礦山開(kāi)采的所有采出物均可加以利用，位于準(zhǔn)采標(biāo)高+50m以上的高堿灰?guī)r不應(yīng)遺留在采場(chǎng)。
但是在編寫開(kāi)發(fā)利用方案期間，開(kāi)采境界的確定僅考慮盡可能圈入較多礦石，其圈定的開(kāi)采境界，僅利用了標(biāo)高143m以上的礦體，高堿灰?guī)r被圈出了開(kāi)采境界之外，不能利用。開(kāi)發(fā)利用方案確定的最終境界平面如圖3所示，其中東部標(biāo)高65~155m邊坡向西突出。因此，需要補(bǔ)充勘查，查明高堿灰?guī)r資源潛力，并以此為基礎(chǔ)修編開(kāi)發(fā)利用方案，在采礦權(quán)范圍內(nèi)擴(kuò)大開(kāi)采境界，將高堿灰?guī)r圈閉在開(kāi)采境界內(nèi)。
4.3延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限
礦山企業(yè)生產(chǎn)水泥依賴礦產(chǎn)資源的支撐，開(kāi)采數(shù)年后礦山企業(yè)將面臨可利用資源儲(chǔ)量不足的問(wèn)題，將高堿灰?guī)r采出后與優(yōu)質(zhì)礦石合理搭配，進(jìn)行綜合利用，能夠?yàn)榈V山企業(yè)增加原料儲(chǔ)備，可以有效延長(zhǎng)礦山的服務(wù)年限。
高堿灰?guī)r的K2O+Na2O平均含量為0.84%，礦石的K2O+Na2O平均含量為0.34%，將1t高堿灰?guī)r搭配0.1t礦石進(jìn)行均化后，K2O+Na2O含量即可滿足工業(yè)指標(biāo)≤0.8%的要求。目前，礦山企業(yè)綜合利用率達(dá)到100%，如果將高堿灰?guī)r全部搭配利用，是完全可以做到的。根據(jù)有關(guān)廠礦的經(jīng)驗(yàn)，這種高堿灰?guī)r甚至可以直接作為水泥原料使用。
如保留目前境界要素(安全平臺(tái)寬度5m、清掃平臺(tái)寬度10m、臺(tái)階高度15m、坡面角70°)，將開(kāi)采境界東部65m之上各平臺(tái)向東外擴(kuò)，由于平臺(tái)越高外擴(kuò)面積越小，則65m平臺(tái)外擴(kuò)面積最大，155m平臺(tái)外擴(kuò)面積最小。用AutoCAD2016讀取65m平臺(tái)外擴(kuò)面積為12萬(wàn)m2，155m平臺(tái)外擴(kuò)面積為0.5萬(wàn)m2;用截錐體公式V=[(S1+S2+(S1·S2)1/2)]L/3來(lái)估算外擴(kuò)體積，外擴(kuò)體積為596萬(wàn)m3，由于鷹屋山巖(礦)石平均密度為2.69t/m3，則平臺(tái)外擴(kuò)后能夠開(kāi)采的高堿灰?guī)r為1205萬(wàn)t，再與優(yōu)質(zhì)礦石搭配利用，按核定產(chǎn)能440萬(wàn)t/a計(jì)算，可延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限2.7a。修編開(kāi)發(fā)利用方案可采高堿灰?guī)r資源量估算如表1所示。
5補(bǔ)充勘查工作的可行性
5.1在采礦山不需辦理勘查許可證
鷹屋山屬于在采礦山，在采礦權(quán)范圍內(nèi)以及以往勘查工作基礎(chǔ)上開(kāi)展補(bǔ)充地質(zhì)勘查工作，升級(jí)地質(zhì)控制程度和資源儲(chǔ)量類型，屬于生產(chǎn)勘探，不需辦理勘查許可證。根據(jù)《國(guó)土資源部關(guān)于礦山企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)勘探有關(guān)問(wèn)題的通知》(國(guó)土資發(fā)[2002]344號(hào))精神，生產(chǎn)勘探得到支持和鼓勵(lì)。
5.2已有工程為補(bǔ)充勘查工作提供了基礎(chǔ)條件
通過(guò)2005年勘查工作實(shí)施的2個(gè)鉆孔和2條探槽，掌握了礦山地質(zhì)構(gòu)造、礦層分布和礦石質(zhì)量概略情況，為補(bǔ)充勘查工程布置提供了借鑒，為后續(xù)資源儲(chǔ)量估算提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)�，F(xiàn)有的礦山開(kāi)拓道路揭露了部分礦層，為部分樣品和地質(zhì)觀察點(diǎn)布置提供了露頭條件，為補(bǔ)充勘查工作提供了的交通條件。
5.3經(jīng)費(fèi)投入相對(duì)極低
依照DZ/TD213-2020《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范石灰?guī)r、水泥配料類》要求，暫定礦床勘查類型為第Ⅱ勘查類型。補(bǔ)充勘查工作充分利用已有勘查工程，與已有勘查線平行增設(shè)2條勘查線，增設(shè)后線距為200m，在各勘查線上以200m孔距對(duì)張夏組上部和崮山組下段含礦層位沿傾向的變化情況進(jìn)行系統(tǒng)控制。
經(jīng)統(tǒng)計(jì)，主要工作量為：擬布設(shè)9個(gè)鉆孔，孔深在70~160m，累計(jì)950m;探槽2條，累計(jì)土石方950m3;主要采集基本化學(xué)分析樣品600件(不含內(nèi)外檢)，組合分析樣品150件(不含內(nèi)外檢)，輔以小體重樣、巖石力學(xué)性能試驗(yàn)樣等。
根據(jù)蘇國(guó)土資發(fā)[2012]322號(hào)《江蘇省地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)(2012)》，結(jié)合市場(chǎng)價(jià)格，經(jīng)預(yù)算，補(bǔ)充勘查工作總預(yù)算費(fèi)用為170萬(wàn)元。另外，國(guó)家已取消地質(zhì)勘查資質(zhì)，部分工作如探槽施工、取樣化驗(yàn)等可由礦山企業(yè)利用生產(chǎn)設(shè)備自主完成，其余部分委托地勘單位承擔(dān)，節(jié)約了勘查經(jīng)費(fèi)。
按照市場(chǎng)行情，修編開(kāi)發(fā)利用方案費(fèi)用約30萬(wàn)元，加之補(bǔ)充勘查費(fèi)用170萬(wàn)元，累計(jì)投入200萬(wàn)元。如前文所述，可綜合利用高堿灰?guī)r1205萬(wàn)t，按2020年徐州地區(qū)灰?guī)r毛石市場(chǎng)價(jià)格60元/t估算，潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值7.23億元，經(jīng)費(fèi)投入占潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值的0.2%。
6結(jié)論
針對(duì)鷹屋山開(kāi)發(fā)利用存在地質(zhì)勘查控制程度較低、中西部無(wú)深部控制、現(xiàn)有開(kāi)發(fā)利用方案無(wú)法利用高堿灰?guī)r等問(wèn)題，通過(guò)開(kāi)展補(bǔ)充勘查工作，擴(kuò)大了開(kāi)采境界，可增加利用高堿灰?guī)r1205萬(wàn)t，延——論文作者：張統(tǒng)1，黃友波2，黃陽(yáng)2，宗德林2
